; ; ; ; ; ; ; 高频电源变压器作为一种产品,自然带有商品属性,高频电源变压器设计原则和其他商品一样,是具体使用条件下完成具体功能中追求性能价格比。可能偏重性能和效率,可能偏重价格和成本。现,轻、薄、短、小,成为高频电源发展方向。
; ; ; ; 高频电源变压器设计要求 ; ; ; ; 以设计原则为出发点,可以对高频电源变压器提出四项设计要求:使用条件,完成功能,提高效率,降低成本。 ;
; ; ; ; 使用条件 ; ; ; ; 使用条件包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性。以前只注意可靠性,现环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性。 可靠性是指具体使用条件下,高频电源变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件对高频电源变压器影响是环境温度。有些软磁材料,居里点比较低,对温度敏感。例如锰锌软磁铁氧体,居里点215℃,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃、80℃、 100℃时各种参考数据。锰锌软磁铁氧体磁芯温度限制100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升只允许低于60℃,相当于A级绝缘材料温度。与锰锌软磁铁氧体磁芯相配套电磁线和绝缘件,一般都采用E级和B级绝缘材料。 ; ; ; ; ; 电磁兼容性是指高频电源变压器既不产生对外界电磁干扰,又能承受外界电磁干扰。电磁干扰包括可闻音频噪声和不可闻高频噪声。高频电源变压器产生电磁干扰主要原因之一是磁芯磁致伸缩。磁致伸缩大软磁材料,产生电磁干扰大。例如锰锌软磁铁氧体,磁致伸缩系数λS为21×10-6(负六次方),是取向硅钢7倍以上,是高磁导坡莫合金和非晶合金20倍以上,是微晶纳米晶合金10倍以上。锰锌软磁铁氧体磁芯产生电磁干扰大。高频电源变压器产生电磁干扰主要原因还有磁芯之间吸力和绕组导线之间斥力。这些力变化频率与高频电源变压器工作频率一致。工作频率为100kHz左右高频电源变压器,没有特殊原因是不会产生20kHz以下音频噪声。既然提出10W以下单片开关电源音频噪声频率,约为10kHz-20kHz,一定有其原因。没有画出噪声频谱图,具体原因说不清楚,由高频电源变压器本身产生可能性不大,没有必要采用玻璃珠胶合剂粘合磁芯。 ; ; ; ; ; ; 屏蔽是防止电磁干扰,增加高频电源变压器电磁兼容性好办法。阻止高频电源变压器电磁干扰传播,设计磁芯结构和设计绕组结构也应当采取相应措施,只靠加外屏蔽带并不一定是方案,它只能阻止辐射传播干扰,不能阻止传导传播干扰。
; ; ; ; ; ; 完成功能 :功率传送、电压变换和绝缘隔离。 ; ; ; ; ; ; 功率传送有两种方式。种是变压器功率传送方式,加原绕组上电压,磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,使电功率从原边传送到副边。功率传送过程中,磁芯又分为磁通单方向变化和磁通双方向变化两种工作模式。单方向变化工作模式,磁通密度从值 Bm变化到剩余磁通密度Br,从Br变化到Bm。磁通密度变化值△B=Bm-Br。提高△B,希望Bm大,Br小。双方向变化工作模式磁通度从+ Bm变化到-Bm,从-Bm变化到+Bm。磁通密度变化值△B=2Bm,提高△B,希望Bm大,但不要求Br小,是单方向变化工作模式双方向变化工作模式,变压器功率传送方式都不直接与磁芯磁导率有关。
; ; ; ; ; ; ; 第二种是电感器功率传送方式,原绕组输入电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后去磁使副绕组感应电压,变成电能释放给负载。传送功率决定于电感磁芯储能,而储能又决定于原绕组电感。电感与磁芯磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多。而不直接与磁通密度有关。功率传送方式不同,要求磁芯参数不一样,高频电源变压器设计中,磁芯材料和参数选择仍然是设计一个主要内容。 ; ; ; ; ; ; 电压变换原边和副边绕组匝数比来完成。功率传送是那一种方式,原边和副边电压变换比等于原和副绕组匝数比。绕组匝数设计成多少,不改变匝数比,就不影响电压变换。绕组匝数与高频电源变压器漏感有关。漏感大小与原绕组匝数平方成正比。 ; ; ; ; ; ; 绝缘隔离原边和副边绕组绝缘结构来完成。保证绕组之间绝缘,必须增加两个绕组之间距离,降低绕组间耦合程度,使漏感增大。还有,原绕组一般为高压绕组,匝数不能太少,否则,匝间层间电压相差大,会引起局部短路。这样,匝数有下限,使漏感也有下限。总之,高频电源变压器绝缘结构和总体结构设计中,要统筹考虑漏感和绝缘强度问题。
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